CN104471148B - 纸板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纸板的制备方法，该方法包括：从含有以废纸为主要原料的制浆原料中碎解纤维和打浆以获得制浆工序水的制浆步骤；将含有纸力增强剂的添加剂加到所得的制浆工序水中以获得制成的纸浆原料的储料制备步骤；和将所得到的制成的纸浆原料制备为纸板的造纸步骤，其中，通过将(a)次氯酸盐的水溶液和(b)水溶性无机铵盐的水溶液或氨水添加到所述制浆工序水中，以降低被添加到所述储料制备步骤中的纸力增强剂的量，从而制备纸板。

Description

纸板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种使用废纸为主要原料的纸板的制备方法。具体地，本发明涉及一种使用废纸为主要原料并通过降低纸力增强剂的添加量而更为经济地制得箱用纸板等纸板的纸板制备方法。
背景技术
在诸如箱用纸板等纸板中，大部分的原料由废纸组成。
在使用废纸为主要原料制备纸板的过程中，首先经过使用碎浆机将以废纸为主要原料的制浆原料(pulp raw material)进行碎解和打浆(disintegratingand beating fibers)以获得制浆工序水(pulping process water)的制浆步骤；然后经过将含有纸力增强剂的添加剂添加到所得的制浆工序水中以获得制成的纸浆原料(prepared pulp raw material)的储料制备步骤(stock preparationstep)以及将所得到的制成的纸浆原料制备为纸板的造纸步骤，从而制备纸板。在所述储料制备步骤中，为了保持所得的纸板的强度，而将纸力增强剂添加到储料制备水中。
另外，废纸含有大量来自于粘合剂等的淀粉。
由此，日本特开2010-100945号公报(专利文献1)提供了一种纸的制备方法，其中对工序水的淀粉酶活性、淀粉浓度、pH值和氧化还原电位连续地或间歇地进行测量，并根据测量结果添加杀菌剂以防止废纸的制浆工序水中的淀粉降解(假设淀粉降解是由微生物的增殖引起的腐烂所致)。
然而，日本特开2011-226043号公报(专利文献2)的结论是，直接将杀菌剂加入废纸制浆工序水中不能充分发挥杀菌作用而仅进行部分的杀菌，这是由于制浆工序水具有不少于3％的高纸浆浓度，使得杀菌剂的分散性差。也就是说，专利文献2的结论是，专利文献1的方法不能够完全抑制由微生物引起的纸质量的恶化。因此，专利文献2提出了一种抑制粘液(suppressingslime)的方法，该方法通过将杀菌剂添加到稀释水中，以在采用废纸等作为原料的造纸工序中稀释原料。
现有技术
专利文献
专利文献1：日本特开2010-100945号公报
专利文献2：日本特开2011-226043号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
在使用废纸为主要原料制备纸板的过程中，尽管从制浆步骤到储料制备步骤所需的时间取决于所使用的装置但通常为1个至数个小时。也就是说，即使纤维上存留有来自废纸的淀粉或纸力增强剂，但由于制浆工序水流入储料制备步骤的时间较短，因此在流入的过程中由纤维上存留有的淀粉或纸力增强剂的腐烂而发生降解的可能性是极低的。
然而，使用废纸为主要原料制备纸板需要在储料制备步骤中添加大量的纸力增强剂。认为这是由于存留于废纸的纤维上的淀粉和纸力增强剂在由制浆步骤至储料制备步骤的过程中进行了物理上地释放。
本发明目的在于提供一种使用废纸为主要原料并通过降低纸力增强剂的添加量而更为经济地制得箱用纸板等纸板的纸板制备方法。
解决问题的方法
本发明发明人，在如果来自废纸的淀粉和纸力增强剂在制浆步骤中被保持在纤维上不被释放，则可以降低纸力增强剂的添加量的预想下，进行了重复试验和深入的研究。并通过实践证实，在使用废纸为主要原料制备纸板的过程中，通过将次氯酸盐的水溶液(如次氯酸钠水溶液)和水溶性无机铵盐的水溶液(如硫酸铵水溶液)或氨水添加到制浆工序水中，可以显著降低储料制备步骤中纸力增强剂的添加量，由此完成了本发明。
众所周知，将次氯酸钠和硫酸铵的水溶液添加至造纸工序水中起着杀菌作用(例如，日本专利第4914146号公报)。
然而，由于制浆步骤至储料制备步骤以及造纸步骤在短时间内通过腐烂使来自废纸的淀粉或纸力增强剂降解的可能性低，以及如专利文献2指出的，直接将杀菌剂添加到具有3％以上的高纸浆浓度的制浆工序水中表现的杀菌作用并不充足，因此，认为在储料制备步骤中，通过与组合使用次氯酸钠和硫酸铵的水溶液的杀菌作用不同的其它的机理来发挥纸力增强剂的添加量的降低效果。
由此，本发明提供了一种纸板的制备方法，该方法包括：
从含有以废纸为主要原料的制浆原料中碎解纤维和打浆以获得制浆工序水的制浆步骤；将含有纸力增强剂的添加剂加到所得的制浆工序水中以获得制成的纸浆原料的储料制备步骤；以及将所得到的制成的纸浆原料制备为纸板的造纸步骤。
其中，通过将(a)次氯酸盐的水溶液和(b)水溶性无机铵盐的水溶液或氨水添加到所述制浆工序水中，以降低被添加到所述储料制备步骤中的纸力增强剂的量，从而制备纸板。
本发明的效果
本发明的纸板的制备方法可以提供一种使用废纸为主要原材料以及降低纸力增强剂的添加量来更为经济地制得如箱用纸板等纸板的纸板制备方法。
换言之，由于本发明的纸板的制备方法可以有效地利用(保持)来自废纸的淀粉和纸力增强剂，降低纸力增强剂的用量，因此可以更为经济地制备纸板，在工业上非常有用。
作为可降低的纸力增强剂包括在纸板制备过程中所使用的纸力增强剂，例如，公知的纸力增强剂如阳离子淀粉、两性淀粉、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺类纸力增强剂、聚酰胺、环氧氯丙烷类纸力增强剂。
本发明的纸板的制备方法可在下述情况下进一步发挥上述效果：
·所述组分(a)为次氯酸钠、次氯酸钾或次氯酸钙的水溶液，以及所述组分(b)为如氯化铵、溴化铵、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、硫酸铵或硝酸铵的水溶性无机铵盐的水溶液或者氨水；
·所述制浆工序水中纸浆浓度为3-5％；
·所述组分(a)中有效氯浓度为1000-9000mg/L；所述组分(b)的浓度为1000-9000mg/L，且以所述制浆工序水为基准，换算成有效氯浓度的所述组分(a)与所述组分(b)的添加量为1-40mg/L，其中，所述组分(a)中有效氯与所述组分(b)中氮的摩尔比为1：1～1：2；
·将所述组分(a)和所述组分(b)进行混合以制得混合溶液，然后将所得的混合溶液添加到所述制浆工序水中；
·提供流入制浆工序水中的稀释水线，并设置将组分(a)添加到所述稀释水线中的稀释水中的组分(a)添加点以及将组分(b)添加到所述稀释水线中的稀释水中的组分(b)添加点；分别地，所述组分(a)在所述组分(a)添加点进行添加以及所述组分(b)在所述组分(b)添加点进行添加。
具体实施方式
本发明的纸板的制备方法包括：
从含有以废纸为主要原料的制浆原料中碎解纤维和打浆以获得制浆工序水的制浆步骤；将含有纸力增强剂的添加剂加到所得的制浆工序水中以获得制成的纸浆原料的储料制备步骤；以及将所得到的制成的纸浆原料制备为纸板的造纸步骤，
其中，通过将(a)次氯酸盐的水溶液和(b)水溶性无机铵盐的水溶液或氨水添加到所述制浆工序水中，以降低被添加到所述储料制备步骤中的纸力增强剂的量，从而制备纸板。
在本发明的纸板的制备方法中，从含有以废纸为主要原料的制浆原料中碎解纤维和打浆以获得制浆工序水的制浆步骤，也即使用碎浆机从如废纸为主要原料的制浆原料中碎解纤维和打浆的制浆步骤，虽然具体根据装置类型而不同，但在从碎浆机、碎浆机箱(pulper chest)到完成箱(completion chest)的制浆步骤的制浆工序水中添加组分(a)和组分(b)。
优选所述制浆工序水的纸浆浓度为3-5％。
当所述纸浆浓度在上述范围内时，可以更有效地获得本发明的优良效果。
对在本发明中所使用的组分(a)并没有特别限制，只要其不抑制本发明的效果即可，例如，包括如次氯酸钠、次氯酸钾和次氯酸钙的次氯酸盐的水溶液。本发明优选使用这些水溶液，它们中特别优选使用次氯酸钠的水溶液。
对在本发明中所使用的组分(b)并没有特别限制，只要其不抑制本发明的效果即可，例如，包括如氯化铵、溴化铵、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、硫酸铵和硝酸铵的水溶性无机铵盐的水溶液以及氨水。本发明优选使用这些水溶液和氨水，它们中特别优选使用氯化铵的水溶液和硫酸铵的水溶液。
对在本发明中所使用的组分(a)和组分(b)并没有特别的限制只要其不抑制本发明的效果即可，可以直接使用商购的水溶液，或者也可以用水将商购的水溶液进行稀释后使用或将商购的化合物溶解于水中使用。
例如，对在本发明中所使用的次氯酸钠的水溶液并没有特别限制，只要其不抑制本发明的效果即可，优选使用商购的浓度为9-14重量％的次氯酸钠的水溶液。
对在本发明中所使用的组分(b)的硫酸铵的水溶液并没有特别限制，只要其不抑制本发明的效果即可，可以将商购的硫酸铵溶于水后使用。例如，所述硫酸铵的水溶液的浓度可以为10-40重量％，优选为10-35重量％。
进一步地，对在本发明中所使用的组分(b)的氯化铵的水溶液并没有特别限制，只要其不抑制本发明的效果即可，可以将商购的氯化铵水溶液用水稀释后使用。稀释后的浓度例如为10-30重量％。
在本发明的纸板的制备方法中，将所述组分(a)和所述组分(b)添加到制浆工序水中，其中，所述组分(a)中有效氯浓度为1000-9000mg/L，所述组分(b)的浓度为1000-9000mg/L，且所述组分(a)中有效氯与所述组分(b)中氮的摩尔比为1：1～1：2。尽管所述组分(a)和所述组分(b)的添加量将根据所述制浆工序水中所需的氯的添加量而改变，但从在储料制备步骤中纸力增强剂的添加量的降低效果的角度出发，优选地，以所述制浆工序水为基准，换算成有效氯浓度的所述组分(a)和所述组分(b)的添加量为1-40mg/L。
更优选地，所述组分(a)的浓度为1000-3000mg/L，以及所述组分(b)的浓度为1000-3000mg/L，且所述组分(a)中有效氯与所述组分(b)中氮的摩尔比为1：1.1-1：1.6。
优选地，以所述制浆工序水为基准，换算成有效氯浓度的所述组分(a)和所述组分(b)的添加量为1-20mg/L。
具体的，所述组分(a)的有效氯浓度为1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、7000、7500、8000、8500、9000mg/L等的浓度。
具体的，所述组分(b)的浓度为1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、7000、7500、8000、8500、9000mg/L等的浓度。
具体的，所述组分(a)中有效氯与所述组分(b)中氮的摩尔比为1：1.1、1：1.2、1：1.3、1：1.4、1：1.5、1：1.6等摩尔比。
在本发明的纸板的制备方法中，所述组分(a)和组分(b)同时地或分别地被添加到所述制浆工序水中。此时，优选的实施方式为预先将组分(a)和组分(b)在稀释水中进行混合以制得混合溶液，然后将所得的混合溶液添加到所述制浆工序水中。
尽管对所述组分(a)和组分(b)的添加顺序没有特别的限定，但为了有效地获得本发明的优良效果，优选按照先组分(a)、后组分(b)的添加顺序将它们添加至制浆工序水中。在事先准备混合溶液的情况下，也优选按照先组分(a)、后组分(b)的添加顺序将它们添加至稀释水中。
连续地进行上述具体实施方式的例子包括一种以下的实施方式，也即，提供流入所述制浆工序水中的稀释水线、将组分(a)添加到所述稀释水线中的稀释水中的组分(a)添加点以及将组分(b)添加到所述稀释水线中的稀释水中的组分(b)添加点，分别地，所述组分(a)在所述组分(a)添加点进行添加，所述组分(b)在所述组分(b)添加点进行添加。由此，所述组分(a)和组分(b)的混合溶液最终在稀释水线中进行调制，并将所得的混合溶液流入到所述制浆工序水中。
在本发明的纸板的制备方法中，所述组分(a)和组分(b)被连续地或间歇地添加到所述制浆工序水中。
为了降低所用药剂的成本，在不会抑制本发明的效果的范围内，可以降低所述组分(a)和组分(b)的浓度，或者使添加频率为间歇式。例如，如实施例中所示的间歇地以每小时添加一次、一次添加5分钟的频率进行添加。
在上述实施方式中，为了更有效且准确地进行处理，优选在所述稀释水线中提供用于测量稀释水中的有效氯浓度的氯量计和用于测量组分(a)和组分(b)的混合溶液的pH值的pH计，且根据测量结果调整组分(a)和组分(b)的添加量。
在本发明的纸板的制备方法中，在使用组分(a)和组分(b)的混合溶液的情况下，从在储料制备步骤中的纸力增强剂的添加量的降低效果的角度出发，优选所述混合溶液的pH值不小于8。如果该混合溶液的pH值小于8，优选通过添加碱性试剂如氢氧化钠和氢氧化钾来将混合溶液的pH值调节至8或更高后，再添加到所述制浆工序水中。
通过将含有纸力增强剂的添加剂添加至在上述制浆步骤中所得的制浆工序水中以获得制成的纸浆原料(储料制备步骤)，以及从制成的纸浆原料进行造纸以获得纸板(造纸步骤)。
所述储料制备步骤和造纸步骤可以采用公知的装置和方法以及设定适宜的条件。在所述储料制备步骤中，为了获得具有所需的性能或物性的纸板，可以将除纸力增强剂以外的添加剂适量地添加到制浆工序水中。
在从含有以废纸为主要原料的制浆原料中制备纸板时的纸力增强剂的添加量，虽然根据制浆原料的组分和它们的含量以及制得的纸板所需的性能而不同，但是，相比于常规的添加量，本发明的纸力增强剂的添加量可以降低15-90％。
实施例
尽管本发明将通过以下实施例进行具体说明，但本发明并不受这些实施例的限制。
实施例1
使用每日生产700吨的某纸板制备厂的装置A，并采用废纸为主要原料制备箱纸板。通常在该装置A中，在储料制备步骤中以0.75kg/吨(以纸浆的绝对干重为基准)的量连续地向制浆工序水中添加聚丙烯酰胺类纸力增强剂(比较例1)。
在上述装置A的储料制备步骤中的制浆工序水(损纸碎浆机，纸浆浓度为3.5％)中以每小时添加一次、一次添加5分钟的方式添加混合溶液，使得换算成有效氯后的浓度为10mg/L，且使装置A运行90天制备箱纸板。其中，上述混合溶液按照以下方法进行制备：使用工业用水将12重量％的次氯酸钠(NaOCl)的水溶液稀释60倍(有效氯浓度：2400mg/L)，然后与35重量％的硫酸铵((NH4)2SO4)的水溶液进行混合，以使混合溶液中有效氯与氮的摩尔比为1：1.2。
然而，在该种情况下，在储料制备步骤中加入的聚丙烯酰胺类纸力增强剂的量从0.75kg/吨(基于纸浆的绝对干重)降低到了0.33kg/吨(基于纸浆的绝对干重)(与常规的操作相比降低了56％)。
通过提供流入制浆工序水的稀释水线、将组分(a)的次氯酸钠添加到所述稀释水线中的稀释水(工业用水)中的组分(a)添加点以及将组分(b)的硫酸铵添加到所述稀释水线中的稀释水中的组分(b)添加点，并且以成为上述条件的方式，分别在组分(a)添加点以及组分(b)添加点以组分(a)、组分(b)的顺序进行添加，来制备上述混合溶液。
因此，虽然纸力增强剂的量降低了，但仍可以制得与采用常规的操作条件(比较例1)制备的箱纸板的质量相同的箱纸板。根据普通的质量控制标准如破裂强度(bursting strength)和环压(ring crush)，所制备的箱纸板的质量被证实与常规的箱纸板的相同。
来自装置A的废水的COD检测(活性污泥处理之前)表明其COD值从常规操作的550mg/L降低到300mg/L。可认为这是由于通过添加本发明的混合溶液，抑制了废纸中的纤维上的淀粉和纸力增强剂的释放。
实施例2
使用每日生产470吨的某纸板制备厂的装置B，并采用废纸为主要原料制备箱纸板和瓦楞原纸(corrugating medium)。通常在该装置B中，在储料制备步骤中以3.9kg/吨(以纸浆的绝对干重为基准)的量连续地向制浆工序水中添加聚丙烯酰胺类纸力增强剂(比较例2)。
在上述装置B的储料制备步骤中的制浆工序水(完成箱，纸浆浓度为4％)，以每小时添加一次、一次添加5分钟的方式添加混合溶液，使得换算成有效氯后的浓度为20mg/L，且将装置B运行60天制备箱纸板。其中，上述混合溶液按照以下方法进行制备：使用工业用水将12重量％的次氯酸钠(NaOCl)的水溶液稀释60倍(有效氯浓度：2400mg/L)，然后与35重量％的硫酸铵((NH4)2SO4)的水溶液进行混合，以使混合溶液中有效氯与氮的摩尔比为1：1.2。
然而，在该种情况下，在储料制备步骤中的加入的聚丙烯酰胺类纸力增强剂的量从3.9kg/吨(基于纸浆的绝对干重)降低到了2.9kg/吨(基于纸浆的绝对干重)(与常规的操作相比降低了25％)。
通过提供流入制浆工序水的稀释水线、将所述组分(a)的次氯酸钠添加到所述稀释水线中的稀释水(工业用水)中的组分(a)添加点以及将组分(b)的硫酸铵添加到所述稀释水线中的稀释水中的组分(b)添加点，并且以成为上述条件的方式，分别在组分(a)添加点以及组分(b)添加点以组分(a)、组分(b)的顺序进行添加，来制备上述混合溶液。
因此，虽然纸力增强剂的量降低了，但仍可以制得与采用常规的操作条件(比较例2)制备的箱纸板的质量相同的箱纸板。根据普通的质量控制标准如破裂强度和环压，所制备的箱纸板的质量被证实与常规的箱纸板的相同。
来自装置A的废水的COD检测(活性污泥处理之前)表明其COD值从常规操作的600mg/L降低到350mg/L。可认为这是由于通过添加本发明的混合溶液，抑制了废纸中的纤维上的淀粉和纸力增强剂的释放。
实施例3
以下过程采用的是实施例1中某纸板制备厂的装置A进行的。通常，在储料制备步骤中的该装置A中，以0.75kg/吨(以纸浆的绝对干重为基准)的量连续地向制浆工序水中添加聚丙烯酰胺类纸力增强剂(比较例3)。
在上述装置A的储料制备步骤中的制浆工序水(损纸碎浆机，纸浆浓度为3.5％)中以每小时添加一次、一次添加5分钟的方式添加混合溶液，使得换算成有效氯后的浓度为10mg/L，且使装置A运行90天制备箱纸板。其中，上述混合溶液按照以下方法进行制备：使用工业用水将12重量％的次氯酸钠(NaOCl)的水溶液稀释60倍(有效氯浓度：2400mg/L)，然后与20重量％的氯化铵(NH4Cl)的水溶进行混合，以使混合溶液中有效氯与氮的摩尔比为1：1.2。
然而，在该种情况下，在储料制备步骤中加入的聚丙烯酰胺类纸力增强剂的量从0.75kg/吨(基于纸浆的绝对干重)降低到了0.33kg/吨(基于纸浆的绝对干重)(与常规的操作相比降低了56％)。
通过提供流入制浆工序水的稀释水线、将所述组分(a)的次氯酸钠添加到所述稀释水线中的稀释水(工业用水)中的组分(a)添加点以及将组分(b)的氯化铵添加到所述稀释水线中的稀释水中的组分(b)添加点，并且以成为上述条件的方式，分别在组分(a)添加点以及组分(b)添加点以组分(a)、组分(b)的顺序进行添加，来制备上述混合溶液。
因此，虽然纸力增强剂的量降低了，但仍可以制得与采用常规的操作条件(比较例3)制备的箱纸板的质量相同的箱纸板。根据普通的质量控制标准如破裂强度和环压，所制备的箱纸板的质量被证实与常规的箱纸板的相同。
来自装置A的废水的COD检测(活性污泥处理之前)表明其COD值从常规操作的550mg/L降低到300mg/L。可认为这是由于通过添加本发明的混合溶液，抑制了废纸中的纤维上的淀粉和纸力增强剂的释放。
根据本发明的纸板的制备方法，如箱用纸板等纸板可以通过使用废纸为主要原料并通过降低纸力增强剂的量而更为经济地制备。

Claims (5)

1.一种纸板的制备方法，该方法包括：
从含有以废纸为主要原料的制浆原料中碎解纤维和打浆以获得制浆工序水的制浆步骤；
将含有纸力增强剂的添加剂加到所得的制浆工序水中以获得制成的纸浆原料的储料制备步骤；以及
将所得到的制成的纸浆原料制备为纸板的造纸步骤，
其中，通过将(a)次氯酸盐的水溶液和(b)水溶性无机铵盐的水溶液或氨水添加到所述制浆工序水中，以降低被添加到所述储料制备步骤中的纸力增强剂的量，从而制备纸板；
其中，所述制浆工序水中纸浆浓度为3-5％；所述组分(a)中有效氯与所述组分(b)中氮的摩尔比为1：1～1：2；
其中，所述组分(a)中有效氯浓度为1000-9000mg/L；所述组分(b)的浓度为1000-9000mg/L；以所述制浆工序水为基准，换算成有效氯浓度的所述组分(a)与所述组分(b)的添加量为1-40mg/L。
2.根据权利要求1所述的纸板的制备方法，其中，所述组分(a)为次氯酸钠、次氯酸钾或次氯酸钙的次氯酸盐的水溶液，以及所述组分(b)为氯化铵、溴化铵、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、硫酸铵或硝酸铵的水溶性无机铵盐的水溶液或氨水。
3.根据权利要求1所述的纸板的制备方法，其中，所述组分(a)中有效氯浓度为1000-3000mg/L；所述组分(b)的浓度为1000-3000mg/L；以所述制浆工序水为基准，换算成有效氯浓度的所述组分(a)与所述组分(b)的添加量为1-20mg/L。
4.根据权利要求1所述的纸板的制备方法，其中，将所述组分(a)与所述组分(b)进行混合以制得混合溶液，然后将所得的混合溶液添加到所述制浆工序水中。
5.根据权利要求1所述的纸板的制备方法，其中，提供流入制浆工序水中的稀释水线、将所述组分(a)添加到所述稀释水线中的稀释水中的组分(a)添加点以及将组分(b)添加到所述稀释水线中的稀释水中的组分(b)添加点，分别地，所述组分(a)在所述组分(a)添加点进行添加，以及所述组分(b)在所述组分(b)添加点进行添加。
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